CN103427889B - 预编码模式选择方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种预编码模式选择方法及其系统。其中在预编码模式选择方法中，将每个小区内多个SINR最差的用户终端放置在第一集合中，将小区内的全部用户终端放置在第二集合中，计算第一集合中的每个用户终端与第二集合中的各用户终端之间的匹配路径增益，根据第一集合中各用户终端与第二集合中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理，以获得第一集合与第二集合的匹配结果，根据匹配结果选择各用户终端采用的预编码模式。由于在小区内联合使用BD预编码和SLNR预编码，从而可以在消除系统下行干扰的同时，不会对小区自由度以及系统的整体吞吐量造成影响。

Description

预编码模式选择方法及其系统

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及一种预编码模式选择方法及其系统。

背景技术

系统下行干扰分为小区内干扰（Inter-User Interference,简称：IUI）和小区间干扰（Inter-Cell Interference,简称：ICI）。IUI指同一小区内部用户受到本小区采用相同频率传输用户的信号干扰，ICI指用户受到邻小区中采用相同频带传输用户的信号干扰。LTE-A（Long Term Evolution-Advanced）系统采用的多址接入方式是正交频分多址接入，使用不同载波的小区中心的用户不会受到本小区用户的干扰，同时邻小区的干扰源距离较远，因此接收效果较好。但是对于小区边缘的用户，受到的相邻小区干扰则相对很严重。

目前通常采用干扰协调技术解决这一问题。干扰协调的核心思想是通过小区间的协调对一个小区的可用频率和空间资源进行限制和分配，以减少相邻小区之间的干扰，提高相邻小区在这些资源上的信噪比以及小区边缘的数据速率和覆盖。但是对于多用户MIMO（Multiple Input Multiple Output）系统中小区边缘用户来说，距离基站较远，其信干噪比（Signal to Interference plus Noise Ratio，简称：SINR）相对就较小，同时邻小区基站的每根天线对它们都是干扰源，因此在接收端要独立解出本用户的信号并估计和抑制其他用户的干扰信号特别困难。而且受终端复杂度、电池的限制，难以实现复杂的干扰抑制技术，从而导致小区边缘用户服务质量较差，吞吐量较低。

目前多用户MIMO系统采用预编码技术，即在发送端对信号进行空域隔离，避免发送信号之间串扰，同时简化接收端的处理。本领域技术人员已经知道的是，脏纸编码（DirtyPaper Coding,简称：DPC）可以逼近多用户MIMO系统容量上限。为了克服DPC复杂度较高的缺陷，之后又出现了多种线性预编码方案。这些方案要求发射端获知所有用户的信道状态信息（Channel State Information，简称：CSI），其中最典型的就是块对角化（BlockDiagonalization，简称：BD）预编码。

其中BD预编码在小区间协作的条件下，如果能够共享所有用户的数据信息，则将所有用户视作联合基站共同服务的用户进行联合编码，从而可以同时消除IUI和ICI。但BD预编码所能消除干扰的用户数受收发天线数目的限制，即受到可用自由度的限制。同时需要共享用户数据，反馈和交互信令开销很大。例如第一小区内的某个用户终端（UserEquipment，简称：UE）处于第一小区和第二小区的边缘，若该UE参与相邻第二小区的预编码中，可有效消除该UE的ICI。但此时第二小区为了消除ICI，必须要牺牲第二小区的一个自由度，即由于第一小区内的该UE加入到第二小区的编码中，第二小区可以服务的用户数相应就会减少一个。

为了克服这一缺陷，又出现了最小化信干泄漏比（Signal to Leakage plusNoise Ratio，简称：SLNR）算法，其计算预编码矩阵是以最小化泄露干扰为目标，基站只需要获知所有用户的CSI而不需要共享用户数据。SLNR预编码虽然能够克服BD预编码的上述部分缺陷，但是SLNR预编码不能保证边缘用户受到较小的ICI影响，因此对多用户MIMO系统的整体吞吐量有影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种预编码模式选择方法及其系统，通过联合使用BD预编码和SLNR预编码，从而可以在消除系统下行干扰的同时，不会对小区自由度以及系统的整体吞吐量造成影响。

根据本发明的一个方面，提供一种预编码模式选择方法，包括：

在每个小区内，将N_T/N_R个SINR最差的用户终端分别放置在第一集合中以及第二集合的第一组中，将小区内除N_T/N_R个SINR最差的用户终端之外的其它用户终端放置在第二集合的第二组中，其中N_T为小区内基站的天线数目，N_R为用户终端的天线数目；

分别计算第一集合中的每个用户终端与第二集合的第一组中与其相同的用户终端之间的匹配路径增益，同时将第一集合中的每个用户终端与第二集合的第一组中与其不同的用户终端之间的匹配路径增益设为0；

分别计算第一集合中的每个用户终端与第二集合的第二组中每个用户终端之间的匹配路径增益；

根据第一集合中各用户终端与第二集合的第一组和第二组中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理，以获得第一集合与第二集合的匹配结果，其中第一集合中的每个用户终端最多与第二集合中的一个用户终端相匹配，第二集合中的每个用户终端也最多与第一集合中的一个用户终端相匹配；

根据匹配结果选择各用户终端采用的预编码模式，其中对于第一集合中没有获得匹配的用户终端A，将用户终端A设定为采用BD预编码；对于第一集合中获得匹配的用户终端B，将用户终端B设定为采用SLNR预编码；对于第二集合的第二组中获得匹配的用户终端C，将用户终端C设定为采用BD预编码；对于第二集合的第二组中没有获得匹配的用户终端D，将用户终端D设定为采用SLNR预编码。

其中，利用下列公式计算第一集合中第i个用户终端和第二集合中第j个用户终端之间的匹配路径增益gain_ij：

其中当第j个用户终端在第二集合的第一组中、第i个用户终端与第j个用户终端相同时，第i个用户终端在匹配发生前采用BD预编码，在匹配发生后采用SLNR预编码，同时设第一集合中除第i个用户终端之外的其它用户终端在匹配发生前后均采用BD预编码，设第二集合的第二组中各用户终端在匹配发生前后均采用SLNR预编码；

而当第j个用户终端在第二集合的第二组中时，第j个用户终端在匹配发生前采用SLNR预编码，在匹配发生后采用BD预编码，第i个用户终端在匹配发生前采用BD预编码，在匹配发生后采用SLNR预编码，同时设第一集合中除第i个用户终端之外的其它用户终端在匹配发生前后均采用BD预编码，设第二集合的第二组中除第j个用户终端之外的其它各用户终端在匹配发生前后均采用SLNR预编码；

同时，B为小区数目，Kb为小区b内的用户终端数目，H_kb为第k个用户和第b个基站之间信道矩阵，W_kb为匹配发生前用户k在小区b上的预编码矩阵，W′_kb为匹配发生后用户k在小区b上的预编码矩阵，上标H表示矩阵的共轭转置。

根据本发明的一个方面，提供一种预编码模式选择系统，包括设置在各小区中的预编码模式选择单元，所述预编码模式选择单元包括第一组合单元、第一计算单元、第一匹配单元、第一选择单元，其中：

第一组合单元，用于将小区内的N_T/N_R个SINR最差的用户终端分别放置在第一集合中以及第二集合的第一组中，将小区内除N_T/N_R个SINR最差的用户终端之外的其它用户终端放置在第二集合的第二组中，其中N_T为小区内基站的天线数目，N_R为用户终端的天线数目；

第一计算单元，用于分别计算第一集合中的每个用户终端与第二集合的第一组中与其相同的用户终端之间的匹配路径增益，同时将第一集合中的每个用户终端与第二集合的第一组中与其不同的用户终端之间的匹配路径增益设为0；分别计算第一集合中的每个用户终端与第二集合的第二组中每个用户终端之间的匹配路径增益；

第一匹配单元，用于根据第一集合中各用户终端与第二集合的第一组和第二组中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理，以获得第一集合与第二集合的匹配结果，其中第一集合中的每个用户终端最多与第二集合中的一个用户终端相匹配，第二集合中的每个用户终端也最多与第一集合中的一个用户终端相匹配；

第一选择单元，用于根据第一匹配单元获得的匹配结果选择各用户终端采用的预编码模式，其中对于第一集合中没有获得匹配的用户终端A，将用户终端A设定为采用BD预编码；对于第一集合中获得匹配的用户终端B，将用户终端B设定为采用SLNR预编码；对于第二集合的第二组中获得匹配的用户终端C，将用户终端C设定为采用BD预编码；对于第二集合的第二组中没有获得匹配的用户终端D，将用户终端D设定为采用SLNR预编码。

其中，第一计算单元利用上述公式

计算第一集合中第i个用户终端和第二集合中第j个用户终端之间的匹配路径增益gain_ij。

本发明通过在每个小区内，将N_T/N_R个SINR最差的用户终端分别放置在第一集合中以及第二集合的第一组中，将小区内除N_T/N_R个SINR最差的用户终端之外的其它用户终端放置在第二集合的第二组中，其中N_T为小区内基站的天线数目，N_R为用户终端的天线数目；计算第一集合中的每个用户终端与第二集合中的各用户终端之间的匹配路径增益，根据第一集合中各用户终端与第二集合的第一组和第二组中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理，以获得第一集合与第二集合的匹配结果，根据匹配结果选择各用户终端采用的预编码模式。由于在小区内联合使用BD预编码和SLNR预编码，从而可以在消除系统下行干扰的同时，不会对小区自由度以及系统的整体吞吐量造成影响。

附图说明

图1为本发明预编码模式选择方法一个实施例的示意图。

图2为本发明小区内用户终端匹配的示意图。

图3为本发明预编码模式选择方法另一实施例的示意图。

图4为应用本发明预编码模式选择方法的通信网络的示意图。

图5为本发明小区间用户终端匹配的示意图。

图6为本发明预编码模式选择系统一个实施例的示意图。

图7为本发明预编码模式选择系统另一实施例的示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。

图1为本发明预编码模式选择方法一个实施例的示意图。如图1所示，该实施例的预编码模式选择方法如下：

步骤101：在每个小区内，将N_T/N_R个SINR最差的用户终端分别放置在第一集合中以及第二集合的第一组中，将小区内除N_T/N_R个SINR最差的用户终端之外的其它用户终端放置在第二集合的第二组中，其中N_T为小区内基站的天线数目，N_R为用户终端的天线数目。

步骤102，分别计算第一集合中的每个用户终端与第二集合的第一组中与其相同的用户终端之间的匹配路径增益，同时将第一集合中的每个用户终端与第二集合的第一组中与其不同的用户终端之间的匹配路径增益设为0。

步骤103，分别计算第一集合中的每个用户终端与第二集合的第二组中每个用户终端之间的匹配路径增益。

其中，利用下列公式(1)计算第一集合中第i个用户终端和第二集合中第j个用户终端之间的匹配路径增益gain_ij：

其中当第j个用户终端在第二集合的第一组中、第i个用户终端与第j个用户终端相同时，第i个用户终端在匹配发生前采用BD预编码，在匹配发生后采用SLNR预编码，同时设第一集合中除第i个用户终端之外的其它用户终端在匹配发生前后均采用BD预编码，设第二集合的第二组中各用户终端在匹配发生前后均采用SLNR预编码。

而当第j个用户终端在第二集合的第二组中时，第j个用户终端在匹配发生前采用SLNR预编码，在匹配发生后采用BD预编码，第i个用户终端在匹配发生前采用BD预编码，在匹配发生后采用SLNR预编码，同时设第一集合中除第i个用户终端之外的其它用户终端在匹配发生前后均采用BD预编码，设第二集合的第二组中除第j个用户终端之外的其它各用户终端在匹配发生前后均采用SLNR预编码。

同时，B为小区数目，Kb为小区b内的用户终端数目，H_kb为第k个用户和第b个基站之间信道矩阵，W_kb为匹配发生前用户k在小区b上的预编码矩阵，W′_kb为匹配发生后用户k在小区b上的预编码矩阵，上标H表示矩阵的共轭转置。

需要说明的是，尽管有些用户终端在匹配发生前后采用的预编码模式没有变化，但是由于小区内其它用户终端的预编码模式发生变化，从而导致这些用户终端的预编码矩阵在匹配前后会发生变化。

步骤104，根据第一集合中各用户终端与第二集合的第一组和第二组中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理，以获得第一集合与第二集合的匹配结果，其中第一集合中的每个用户终端最多与第二集合中的一个用户终端相匹配，第二集合中的每个用户终端也最多与第一集合中的一个用户终端相匹配。

步骤105，根据匹配结果选择各用户终端采用的预编码模式。

其中对于第一集合中没有获得匹配的用户终端A，将用户终端A设定为采用BD预编码；对于第一集合中获得匹配的用户终端B，将用户终端B设定为采用SLNR预编码；对于第二集合的第二组中获得匹配的用户终端C，将用户终端C设定为采用BD预编码；对于第二集合的第二组中没有获得匹配的用户终端D，将用户终端D设定为采用SLNR预编码。

基于本发明上述实施例提供的预编码模式选择方法，通过在每个小区内，将N_T/N_R个SINR最差的用户终端分别放置在第一集合中以及第二集合的第一组中，将小区内除N_T/N_R个SINR最差的用户终端之外的其它用户终端放置在第二集合的第二组中，其中N_T为小区内基站的天线数目，N_R为用户终端的天线数目；计算第一集合中的每个用户终端与第二集合中的各用户终端之间的匹配路径增益，根据第一集合中各用户终端与第二集合的第一组和第二组中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理，以获得第一集合与第二集合的匹配结果，根据匹配结果选择各用户终端采用的预编码模式。由于在小区内联合使用BD预编码和SLNR预编码，从而可以在消除系统下行干扰的同时，不会对小区自由度以及系统的整体吞吐量造成影响。

本领域技术人员可以了解的是，可根据各小区中用户终端采用的预编码模式，再由此计算最终的预编码矩阵。

根据本发明另一具体实施例，可采用一种具体的方式计算匹配路径增益。本领域技术人员可以了解的是，计算匹配路径增益并不局限于该具体实施例，本领域技术人员可以确定的是，还可以采用其它方式进行计算，该具体实施例仅作为一种示例。

具体地在上述步骤104中，可利用下面的公式计算匹配结果，

其中该公式满足以下条件：

其中M为第一集合中的用户终端数目，N为第二集合中的用户终端数目，x_ij＝1对应于第一集合中第i个用户终端和第二集合中第j个用户终端匹配。

下面以一个具体示例对本发明实施例进行说明。假设在某个小区内共有5个用户终端，即UE1、UE2、UE3、UE4和UE5。该小区内基站的天线数目为3，用户终端的天线数目为1。则将SINR最差的3个用户终端，例如UE2、UE3和UE5放置到第一集合中，同时还将UE2、UE3和UE5放置到第二集合的第一组中，同时将该小区中的其它两个用户终端UE1和UE4放置到第二集合的第二组中。

分别计算第一集合中的每个用户终端与第二集合的第一组中与其相同的用户终端之间的匹配路径增益，同时将第一集合中的每个用户终端与第二集合的第一组中与其不同的用户终端之间的匹配路径增益设为0。同时还分别计算第一集合中的每个用户终端与第二集合的第二组中每个用户终端之间的匹配路径增益。

根据第一集合中各用户终端与第二集合的第一组和第二组中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理，以获得第一集合与第二集合的匹配结果，并根据匹配结果选择各用户终端采用的预编码模式。

图2为本发明小区内用户终端匹配的示意图。如图2所示，若第一集合21中的UE2与第二集合22的第一组221中的UE2匹配，第一集合21中的UE3与第二集合22的第二组222中的UE4匹配，则在第一集合21中，将获得匹配的UE2和UE3设定为采用SLNR预编码，将没有获得匹配的UE5设定为采用BD预编码。同时在第二集合22的第二组222中，将获得匹配的UE4设定为采用BD预编码，将没有获得匹配的UE1设定为采用SLNR预编码。

由此，可以确定出，在该小区内，采用BD预编码的用户终端为UE4和UE5，采用SLNR预编码的用户终端为UE1、UE2和UE3。由于在小区内联合使用BD预编码和SLNR预编码，从而可以在消除系统下行干扰的同时，不会对小区自由度以及系统的整体吞吐量造成影响。

图3为本发明预编码模式选择方法另一实施例的示意图。与图1所示实施例相比，在步骤105之后，还执行步骤301－304，用于进一步在IUI和ICI之间进行权衡，以进一步提高系统的性能。其中：

步骤301，从各小区中选择L个SINR最差的用户终端放置在第三集合中，将各小区中除包括在第三集合中的用户终端之外的采用BD预编码的用户终端放置在第四集合中。

步骤302，分别计算第三集合中各用户终端与第四集合中每个用户终端的匹配路径增益。

其中，利用下列公式(2)计算第三集合中第m个用户终端和第四集合中第n个用户终端之间的匹配路径增益gain_mn：

其中第n个用户终端在匹配发生前采用BD预编码，在匹配发生后采用SLNR预编码，同时设第四集合中除第n个用户终端之外的其它用户终端、以及第三集合中各用户终端在匹配发生前后均采用的预编码模式不变；

同时，B为小区数目，Kb为小区b内的用户终端数目，H_kb为第k个用户和第b个基站之间信道矩阵，W_kb为匹配发生前用户k在小区b上的预编码矩阵，W′_kb为匹配发生后用户k在小区b上的预编码矩阵，上标H表示矩阵的共轭转置。

需要说明的是，尽管有些用户终端在匹配发生前后采用的预编码模式没有变化，但是由于小区内其它用户终端的预编码模式发生变化，从而导致这些用户终端的预编码矩阵在匹配前后会发生变化。

步骤303，根据第三集合中各用户终端与第四集合中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理，以获得第三集合与第四集合的匹配结果，其中第三集合的每个用户终端最多与第四集合中的一个用户终端相匹配。

步骤304，将第四集合中获得匹配的用户终端E采用的预编码模式改为SLNR预编码，同时第三集合中与用户终端E匹配的用户终端F参与用户终端E所属小区的BD预编码。

根据本发明另一具体实施例，可采用一种具体的方式计算匹配路径增益。本领域技术人员可以了解的是，计算匹配路径增益并不局限于该具体实施例，该具体实施例仅作为一种示例。

具体地在上述步骤303中，可利用下面的公式计算匹配结果，

其中该公式满足以下条件：

其中P_k表示第k个小区中BD编码的用户，B表示小区总数，M为第三集合中的用户终端数目，N为第四集合中的用户终端数目，x_mn＝1对应于第三集合中第m个用户终端和第四集合中第n个用户终端匹配。

下面用一个具体示例对该实施例进行说明。图4为应用本发明方法各实施例的通信网络的示意图，图示实线表示期望的信号，虚线表示干扰信号。设通过利用上述步骤101－105可以得到：对于小区1，采用BD预编码的是UE₄₁、UE₅₁、采用SLNR预编码的是UE₁₁、UE₂₁和UE₃₁；对于小区2，采用BD预编码的是UE₁₂、UE₄₂、UE₅₂、采用SLNR预编码的是UE₂₂和UE₃₂，其中上述下标中的第二数字为用户终端所在小区的编号。

同时，将两个小区中3个SINR最差的用户终端UE₃₁、UE₄₂、UE₁₂放置在第三集合中，在两个小区中采用BD预编码的用户终端中，选择不包括在第三集合中的用户终端放置在第四集合中。由于小区1和小区2中采用BD预编码的用户终端共有UE₄₁、UE₅₁、UE₁₂、UE₄₂和UE₅₂，由于UE₁₂、UE₄₂已经包括在第三集合中，因此将UE₄₁、UE₅₁、和UE₅₂放置在第四集合中。

分别计算第三集合中各用户终端与第四集合中每个用户终端的匹配路径增益。根据第三集合中各用户终端与第四集合中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理，以获得第三集合与第四集合的匹配结果。

图5为本发明小区间用户终端匹配的示意图。若得到第三集合51中的UE₁₂和第四集合52中的UE₄₁匹配，第三集合51中的UE₃₁和第四集合52中的UE₅₂匹配，则将第四集合52中的UE₄₁和UE₅₂的预编码模式改为SLNR预编码，同时第四集合52中的其它用户终端和第三集合51中的各用户终端的预编码模式保持不变。

同时将第三集合51中与用户终端UE₅₂匹配的用户终端UE₃₁参与用户终端UE₅₂所属第二小区的BD预编码，将第三集合51中与用户终端UE₄₁匹配的用户终端UE₁₂参与用户终端UE₄₁所属第一小区的BD预编码。

图6为本发明预编码模式选择系统一个实施例的示意图。如图6所示，预编码模式选择系统包括设置在各小区中的预编码模式选择单元601，为了简明起见，在图6中仅详细描述了一个预编码模式选择单元601。其中预编码模式选择单元601包括第一组合单元611、第一计算单元612、第一匹配单元613和第一选择单元614，其中：

第一组合单元611，用于将小区内的N_T/N_R个SINR最差的用户终端分别放置在第一集合中以及第二集合的第一组中，将小区内除N_T/N_R个SINR最差的用户终端之外的其它用户终端放置在第二集合的第二组中，其中N_T为小区内基站的天线数目，N_R为用户终端的天线数目。

第一计算单元612，用于分别计算第一集合中的每个用户终端与第二集合的第一组中与其相同的用户终端之间的匹配路径增益，同时将第一集合中的每个用户终端与第二集合的第一组中与其不同的用户终端之间的匹配路径增益设为0；分别计算第一集合中的每个用户终端与第二集合的第二组中每个用户终端之间的匹配路径增益。

其中第一计算单元612利用上述公式(1)计算第一集合中第i个用户终端和第二集合中第j个用户终端之间的匹配路径增益gain_ij。

第一匹配单元613，用于根据第一集合中各用户终端与第二集合的第一组和第二组中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理，以获得第一集合与第二集合的匹配结果，其中第一集合中的每个用户终端最多与第二集合中的一个用户终端相匹配，第二集合中的每个用户终端也最多与第一集合中的一个用户终端相匹配。

第一选择单元614，用于根据第一匹配单元613获得的匹配结果选择各用户终端采用的预编码模式，其中对于第一集合中没有获得匹配的用户终端A，将用户终端A设定为采用BD预编码；对于第一集合中获得匹配的用户终端B，将用户终端B设定为采用SLNR预编码；对于第二集合的第二组中获得匹配的用户终端C，将用户终端C设定为采用BD预编码；对于第二集合的第二组中没有获得匹配的用户终端D，将用户终端D设定为采用SLNR预编码。

基于本发明上述实施例提供的预编码模式选择系统，通过在每个小区内，将N_T/N_R个SINR最差的用户终端分别放置在第一集合中以及第二集合的第一组中，将小区内除N_T/N_R个SINR最差的用户终端之外的其它用户终端放置在第二集合的第二组中，其中N_T为小区内基站的天线数目，N_R为用户终端的天线数目；计算第一集合中的每个用户终端与第二集合中的各用户终端之间的匹配路径增益，根据第一集合中各用户终端与第二集合的第一组和第二组中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理，以获得第一集合与第二集合的匹配结果，根据匹配结果选择各用户终端采用的预编码模式。由于在小区内联合使用BD预编码和SLNR预编码，从而可以在消除系统下行干扰的同时，不会对小区自由度以及系统的整体吞吐量造成影响。

根据本发明另一具体实施例，第一匹配单元613具体利用下面的公式计算匹配结果，

其中该公式满足以下条件：

其中M为第一集合中的用户终端数目，N为第二集合中的用户终端数目，x_ij＝1对应于第一集合中第i个用户终端和第二集合中第j个用户终端匹配。

图7为本发明预编码模式选择系统另一实施例的示意图。与图6所示实施例相比，在图7所示实施例中，除包括设置在各小区中的预编码模式选择单元601之外，还包括预编码模式更新单元701，用于对预编码模式选择单元选择的预编码模式进行更新。其中预编码模式更新单元701包括第二组合单元711、第二计算单元712、第二匹配单元713和更新单元714。其中：

第二组合单元711，用于接收各小区中的预编码模式选择单元中的第一选择单元614发送的各用户终端的预编码模式，从各小区中选择L个SINR最差的用户终端放置在第三集合中，将各小区中除包括在第三集合中的用户终端之外的采用BD预编码的用户终端放置在第四集合中。

第二计算单元712，用于分别计算第三集合中各用户终端与第四集合中每个用户终端的匹配路径增益。

其中第二计算单元712具体利用上述(2)计算第三集合中第m个用户终端和第四集合中第n个用户终端之间的匹配路径增益gain_mn。

第二匹配单元713，用于根据第三集合中各用户终端与第四集合中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理，以获得第三集合与第四集合的匹配结果，其中第三集合的每个用户终端最多与第四集合中的一个用户终端相匹配。

更新单元714，用于将第四集合中获得匹配的用户终端E采用的预编码模式改为SLNR预编码，同时设定第三集合中与用户终端E匹配的用户终端F参与用户终端E所属小区的BD预编码。

根据本发明另一具体实施例，第二匹配单元713具体利用下列公式计算匹配结果

其中该公式满足以下条件

其中P_k表示第k个小区中BD编码的用户，B表示小区总数，M为第三集合中的用户终端数目，N为第四集合中的用户终端数目，x_mn＝1对应于第三集合中第m个用户终端和第四集合中第n个用户终端匹配。

其中各小区中的预编码模式选择单元包括的第一选择单元还用于将各用户终端的预编码模式发送给预编码模式更新单元中的第二组合单元。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.一种预编码模式选择方法，其特征在于，包括：

在每个小区内，将N_T/N_R个信干噪比SINR最差的用户终端分别放置在第一集合中以及第二集合的第一组中，将小区内除N_T/N_R个SINR最差的用户终端之外的其它用户终端放置在第二集合的第二组中，其中N_T为小区内基站的天线数目，N_R为用户终端的天线数目；

分别计算第一集合中的每个用户终端与第二集合的第一组中与其相同的用户终端之间的匹配路径增益，同时将第一集合中的每个用户终端与第二集合的第一组中与其不同的用户终端之间的匹配路径增益设为0；

分别计算第一集合中的每个用户终端与第二集合的第二组中每个用户终端之间的匹配路径增益；

根据第一集合中各用户终端与第二集合的第一组和第二组中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理，以获得第一集合与第二集合的匹配结果，其中第一集合中的每个用户终端最多与第二集合中的一个用户终端相匹配，第二集合中的每个用户终端也最多与第一集合中的一个用户终端相匹配；

根据匹配结果选择各用户终端采用的预编码模式，其中对于第一集合中没有获得匹配的用户终端A，将用户终端A设定为采用块对角化BD预编码；对于第一集合中获得匹配的用户终端B，将用户终端B设定为采用最小化信干泄漏比SLNR预编码；对于第二集合的第二组中获得匹配的用户终端C，将用户终端C设定为采用BD预编码；对于第二集合的第二组中没有获得匹配的用户终端D，将用户终端D设定为采用SLNR预编码；

其中，利用下列公式(1)计算第一集合中第i个用户终端和第二集合中第j个用户终端之间的匹配路径增益gain_ij：

${\mathrm{gain}}_{ij}=\underset{b=1}{\overset{B}{\Σ}}\underset{k=1}{\overset{K_b}{\Σ}}\log |I+\frac{H_{kb}{W^{\′}}_{kb}{W^{\′}}_{kb}^H{H}_{kb}^H}{{\mathrm{\σ}}_n^{2}I+\underset{f=1}{\overset{B}{\Σ}}\underset{g\≠k}{\overset{K_f}{\Σ}}{H}_{gf}{W^{\′}}_{gf}{W^{\′}}_{gf}^H{H}_{gf}^H}|-\underset{b=1}{\overset{B}{\Σ}}\underset{k=1}{\overset{K_b}{\Σ}}\log |I+\frac{H_{kb}{W}_{kb}{W}_{kb}^H{H}_{kb}^H}{{\mathrm{\σ}}_n^{2}I+\underset{f=1}{\overset{B}{\Σ}}\underset{g\≠k}{\overset{K_f}{\Σ}}{H}_{gf}{W}_{gf}{W}_{gf}^H{H}_{gf}^H}|---\left(1\right)$

其中当第j个用户终端在第二集合的第一组中、第i个用户终端与第j个用户终端相同时，第i个用户终端在匹配发生前采用BD预编码，在匹配发生后采用SLNR预编码，同时设第一集合中除第i个用户终端之外的其它用户终端在匹配发生前后均采用BD预编码，设第二集合的第二组中各用户终端在匹配发生前后均采用SLNR预编码；

而当第j个用户终端在第二集合的第二组中时，第j个用户终端在匹配发生前采用SLNR预编码，在匹配发生后采用BD预编码，第i个用户终端在匹配发生前采用BD预编码，在匹配发生后采用SLNR预编码，同时设第一集合中除第i个用户终端之外的其它用户终端在匹配发生前后均采用BD预编码，设第二集合的第二组中除第j个用户终端之外的其它各用户终端在匹配发生前后均采用SLNR预编码；

同时，B为小区数目，Kb为小区b内的用户终端数目，H_kb为第k个用户和第b个基站之间信道矩阵，W_kb为匹配发生前用户k在小区b上的预编码矩阵，W′_kb为匹配发生后用户k在小区b上的预编码矩阵，上标H表示矩阵的共轭转置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在根据匹配结果选择各用户终端采用的预编码模式的步骤之后，还包括：

从各小区中选择L个SINR最差的用户终端放置在第三集合中，将各小区中除包括在第三集合中的用户终端之外的采用BD预编码的用户终端放置在第四集合中；

分别计算第三集合中各用户终端与第四集合中每个用户终端的匹配路径增益；

根据第三集合中各用户终端与第四集合中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理，以获得第三集合与第四集合的匹配结果，其中第三集合的每个用户终端最多与第四集合中的一个用户终端相匹配；

将第四集合中获得匹配的用户终端E采用的预编码模式改为SLNR预编码，同时第三集合中与用户终端E匹配的用户终端F参与用户终端E所属小区的BD预编码；

其中，利用下列公式(2)计算第三集合中第m个用户终端和第四集合中第n个用户终端之间的匹配路径增益gain_mn：

${\mathrm{gain}}_{mn}=\underset{b=1}{\overset{B}{\Σ}}\underset{k=1}{\overset{K_b}{\Σ}}\log |I+\frac{H_{kb}{W^{\′}}_{kb}{W^{\′}}_{kb}^H{H}_{kb}^H}{{\mathrm{\σ}}_n^{2}I+\underset{f=1}{\overset{B}{\Σ}}\underset{g\≠k}{\overset{K_f}{\Σ}}{H}_{gf}{W^{\′}}_{gf}{W^{\′}}_{gf}^H{H}_{gf}^H}|-\underset{b=1}{\overset{B}{\Σ}}\underset{k=1}{\overset{K_b}{\Σ}}\log |I+\frac{H_{kb}{W}_{kb}{W}_{kb}^H{H}_{kb}^H}{{\mathrm{\σ}}_n^{2}I+\underset{f=1}{\overset{B}{\Σ}}\underset{g\≠k}{\overset{K_f}{\Σ}}{H}_{gf}{W}_{gf}{W}_{gf}^H{H}_{gf}^H}|---\left(2\right)$

其中第n个用户终端在匹配发生前采用BD预编码，在匹配发生后采用SLNR预编码，同时设第四集合中除第n个用户终端之外的其它用户终端、以及第三集合中各用户终端在匹配发生前后均采用的预编码模式不变；

同时，B为小区数目，Kb为小区b内的用户终端数目，H_kb为第k个用户和第b个基站之间信道矩阵，W_kb为匹配发生前用户k在小区b上的预编码矩阵，W′_kb为匹配发生后用户k在小区b上的预编码矩阵，上标H表示矩阵的共轭转置。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

根据第一集合中各用户终端与第二集合的第一组和第二组中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理以获得第一集合与第二集合的匹配结果的步骤包括：

利用公式(3)计算匹配结果

$max\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{gain}}_{ij}\·x_{ij}---\left(3\right)$

其中公式(3)满足以下条件

$\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{\mathrm{gain}}_{ij}=1,\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{gain}}_{ij}=1,x_{ij}\∈\{0,1\}$

其中M为第一集合中的用户终端数目，N为第二集合中的用户终端数目，x_ij＝1对应于第一集合中第i个用户终端和第二集合中第j个用户终端匹配。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

根据第三集合中各用户终端与第四集合中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理以获得第三集合与第四集合的匹配结果的步骤包括：

利用公式(4)计算匹配结果

$max\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{gain}}_{mn}\·x_{mn}---\left(4\right)$

其中公式(4)满足以下条件

$\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}{\mathrm{gain}}_{mn}=1,\underset{n=1}{\overset{P_k}{\Σ}}{\mathrm{gain}}_{mn}=1,(k=1...B),x_{mn}\∈\{0,1\}$

其中P_k表示第k个小区中BD编码的用户，B表示小区总数，M为第三集合中的用户终端数目，N为第四集合中的用户终端数目，x_mn＝1对应于第三集合中第m个用户终端和第四集合中第n个用户终端匹配。

5.一种预编码模式选择系统，其特征在于，包括设置在各小区中的预编码模式选择单元，所述预编码模式选择单元包括第一组合单元、第一计算单元、第一匹配单元和第一选择单元，其中：

第一组合单元，用于将小区内的N_T/N_R个信干噪比SINR最差的用户终端分别放置在第一集合中以及第二集合的第一组中，将小区内除N_T/N_R个SINR最差的用户终端之外的其它用户终端放置在第二集合的第二组中，其中N_T为小区内基站的天线数目，N_R为用户终端的天线数目；

第一计算单元，用于分别计算第一集合中的每个用户终端与第二集合的第一组中与其相同的用户终端之间的匹配路径增益，同时将第一集合中的每个用户终端与第二集合的第一组中与其不同的用户终端之间的匹配路径增益设为0；分别计算第一集合中的每个用户终端与第二集合的第二组中每个用户终端之间的匹配路径增益；

第一匹配单元，用于根据第一集合中各用户终端与第二集合的第一组和第二组中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理，以获得第一集合与第二集合的匹配结果，其中第一集合中的每个用户终端最多与第二集合中的一个用户终端相匹配，第二集合中的每个用户终端也最多与第一集合中的一个用户终端相匹配；

第一选择单元，用于根据第一匹配单元获得的匹配结果选择各用户终端采用的预编码模式，其中对于第一集合中没有获得匹配的用户终端A，将用户终端A设定为采用块对角化BD预编码；对于第一集合中获得匹配的用户终端B，将用户终端B设定为采用最小化信干泄漏比SLNR预编码；对于第二集合的第二组中获得匹配的用户终端C，将用户终端C设定为采用BD预编码；对于第二集合的第二组中没有获得匹配的用户终端D，将用户终端D设定为采用SLNR预编码；

其中，第一计算单元利用下列公式(1)计算第一集合中第i个用户终端和第二集合中第j个用户终端之间的匹配路径增益gain_ij：

${\mathrm{gain}}_{ij}=\underset{b=1}{\overset{B}{\Σ}}\underset{k=1}{\overset{K_b}{\Σ}}\log |I+\frac{H_{kb}{W^{\′}}_{kb}{W^{\′}}_{kb}^H{H}_{kb}^H}{{\mathrm{\σ}}_n^{2}I+\underset{f=1}{\overset{B}{\Σ}}\underset{g\≠k}{\overset{K_f}{\Σ}}{H}_{gf}{W^{\′}}_{gf}{W^{\′}}_{gf}^H{H}_{gf}^H}|-\underset{b=1}{\overset{B}{\Σ}}\underset{k=1}{\overset{K_b}{\Σ}}\log |I+\frac{H_{kb}{W}_{kb}{W}_{kb}^H{H}_{kb}^H}{{\mathrm{\σ}}_n^{2}I+\underset{f=1}{\overset{B}{\Σ}}\underset{g\≠k}{\overset{K_f}{\Σ}}{H}_{gf}{W}_{gf}{W}_{gf}^H{H}_{gf}^H}|---\left(1\right)$

其中当第j个用户终端在第二集合的第一组中、第i个用户终端与第j个用户终端相同时，第i个用户终端在匹配发生前采用BD预编码，在匹配发生后采用SLNR预编码，同时设第一集合中除第i个用户终端之外的其它用户终端在匹配发生前后均采用BD预编码，设第二集合的第二组中各用户终端在匹配发生前后均采用SLNR预编码；

而当第j个用户终端在第二集合的第二组中时，第j个用户终端在匹配发生前采用SLNR预编码，在匹配发生后采用BD预编码，第i个用户终端在匹配发生前采用BD预编码，在匹配发生后采用SLNR预编码，同时设第一集合中除第i个用户终端之外的其它用户终端在匹配发生前后均采用BD预编码，设第二集合的第二组中除第j个用户终端之外的其它各用户终端在匹配发生前后均采用SLNR预编码；

同时，B为小区数目，Kb为小区b内的用户终端数目，H_kb为第k个用户和第b个基站之间信道矩阵，W_kb为匹配发生前用户k在小区b上的预编码矩阵，W′_kb为匹配发生后用户k在小区b上的预编码矩阵，上标H表示矩阵的共轭转置。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括预编码模式更新单元，用于对各小区中的预编码模式选择单元选择的预编码模式进行更新，其中预编码模式更新单元包括第二组合单元、第二计算单元、第二匹配单元、更新单元，其中：

第二组合单元，用于接收各小区中的预编码模式选择单元中的第一选择单元发送的各用户终端的预编码模式，从各小区中选择L个SINR最差的用户终端放置在第三集合中，将各小区中除包括在第三集合中的用户终端之外的采用BD预编码的用户终端放置在第四集合中；

第二计算单元，用于分别计算第三集合中各用户终端与第四集合中每个用户终端的匹配路径增益；

第二匹配单元，用于根据第三集合中各用户终端与第四集合中各用户终端之间的匹配路径增益，利用二部图进行匹配处理，以获得第三集合与第四集合的匹配结果，其中第三集合的每个用户终端最多与第四集合中的一个用户终端相匹配；

更新单元，用于将第四集合中获得匹配的用户终端E采用的预编码模式改为SLNR预编码，同时设定第三集合中与用户终端E匹配的用户终端F参与用户终端E所属小区的BD预编码；

其中各小区中的预编码模式选择单元包括的第一选择单元还用于将各用户终端的预编码模式发送给预编码模式更新单元中的第二组合单元；

其中，第二计算单元利用下列公式(2)计算第三集合中第m个用户终端和第四集合中第n个用户终端之间的匹配路径增益gain_mn：

${\mathrm{gain}}_{mn}=\underset{b=1}{\overset{B}{\Σ}}\underset{k=1}{\overset{K_b}{\Σ}}\log |I+\frac{H_{kb}{W^{\′}}_{kb}{W^{\′}}_{kb}^H{H}_{kb}^H}{{\mathrm{\σ}}_n^{2}I+\underset{f=1}{\overset{B}{\Σ}}\underset{g\≠k}{\overset{K_f}{\Σ}}{H}_{gf}{W^{\′}}_{gf}{W^{\′}}_{gf}^H{H}_{gf}^H}|-\underset{b=1}{\overset{B}{\Σ}}\underset{k=1}{\overset{K_b}{\Σ}}\log |I+\frac{H_{kb}{W}_{kb}{W}_{kb}^H{H}_{kb}^H}{{\mathrm{\σ}}_n^{2}I+\underset{f=1}{\overset{B}{\Σ}}\underset{g\≠k}{\overset{K_f}{\Σ}}{H}_{gf}{W}_{gf}{W}_{gf}^H{H}_{gf}^H}|---\left(2\right)$

其中第n个用户终端在匹配发生前采用BD预编码，在匹配发生后采用SLNR预编码，同时设第四集合中除第n个用户终端之外的其它用户终端、以及第三集合中各用户终端在匹配发生前后均采用的预编码模式不变；

同时，B为小区数目，Kb为小区b内的用户终端数目，H_kb为第k个用户和第b个基站之间信道矩阵，W_kb为匹配发生前用户k在小区b上的预编码矩阵，W′_kb为匹配发生后用户k在小区b上的预编码矩阵，上标H表示矩阵的共轭转置。

7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，

第一匹配单元具体利用公式(3)计算匹配结果

$max\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{gain}}_{ij}\·x_{ij}---\left(3\right)$

其中公式(3)满足以下条件

$\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{\mathrm{gain}}_{ij}=1,\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{gain}}_{ij}=1,x_{ij}\∈\{0,1\}$

其中M为第一集合中的用户终端数目，N为第二集合中的用户终端数目，x_ij＝1对应于第一集合中第i个用户终端和第二集合中第j个用户终端匹配。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

第二匹配单元具体利用公式(4)计算匹配结果

$max\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{gain}}_{mn}\·x_{mn}---\left(4\right)$

其中公式(4)满足以下条件

$\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}{\mathrm{gain}}_{mn}=1,\underset{n=1}{\overset{P_k}{\Σ}}{\mathrm{gain}}_{mn}=1,(k=1...B),x_{mn}\∈\{0,1\}$

其中P_k表示第k个小区中BD编码的用户，B表示小区总数，M为第三集合中的用户终端数目，N为第四集合中的用户终端数目，x_mn＝1对应于第三集合中第m个用户终端和第四集合中第n个用户终端匹配。